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Sunset over Lower Manhattan, New York City
八月 26

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好熱啊!!台北的天氣在 8 月 8 號那天飆到 39.3 度破百年紀錄了,不用到沙灘看比基尼就要直接融化啦!

這麼熱的天氣讓人只想待在屋子裡吃冰、吹冷氣,但陽光的熱度沒有孔也能進入,冷氣開太久電費也會飆高,有沒有更科學又節省的方式來降低室內溫度呢?

近年科技大廠或研發團隊開始動起窗戶的腦筋,大部分都是調節陽光進入室內的程度;例如美國國家再生能源實驗室研發的陽光隔絕玻璃 (液晶、電色或熱色凝膠) 或韓國科學家研發的智能窗戶

但上述兩者都有個缺點,窗戶在調節陽光進入室內程度時,玻璃會因為變色而阻礙了視野。

有沒有更好的解決辦法呢?

  • 比空調更環保的「自冷式窗戶」來啦!

近日,在美國 哈佛大學工程與應用科學學院(SEAS) ,由材料學博士 Joanna Aizenberg 領軍,包含材料工程學家、生物化學家與生物工程學家的研究團隊,

開發了一種可以嵌在玻璃窗戶內部的「自冷式窗戶」降溫循環系統,在烈陽下能確保室內涼爽!而且當涓涓水流佈滿整片窗戶時,也不會因此改變窗戶顏色,讓美景隨著陽光被隔絕在外喔!

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  • 如何有效降溫?仿生設計有解!

研究團隊中找來了材料工程學家、生物工程學家等相關領域的專家們一起研發,點子是由生物工程學教授 Donald Ingber 提出。

人體皮膚下的微血管也是人體散熱系統之一,過高的體溫可以藉由血液的循環,將體內多餘的熱量藉由皮膚散發、降低體溫,讓人感覺比較涼爽。

於是研發團隊把這天然的「冷卻系統」轉移到玻璃上,他們利用透明的矽橡膠去拉伸、切割,形成一種超薄、超細的渠道,然後崁進玻璃中央,而水就可以在這些錯縱複雜的渠道中流動啦!

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雖然目前的建築工程技術都很先進,牆壁都可以阻絕外界的高溫,但玻璃窗戶卻是一大挑戰,陽光從透明玻璃進入室內,慢慢的加熱,就像微波烤箱一樣。

當日頭赤焰焰,熱到快冒煙時,這「自冷式窗戶」冷卻系統就會發揮功效,隔絕外面的熱浪,如同人體皮膚表層的微血管,將室內的高溫散發到室外。

研究人員認為這新形態的窗戶冷卻系統,具有節約能源和減少成本的效果喔!

研究團隊之一的生物工程博士 Benjamin Hatton 說:「低溫的水通過被陽光加熱的窗戶後,會將這些惱人的高溫帶走。」

  • 冷一點?我要冷一棟!

研究團隊也與應用數學家 Matthew Hancock 合作,抽取半個汽水罐的水量放進一組完整的窗戶降溫系統中,透過水流在細微渠道中流汌,經過計算居然可以將溫度降低 8 °C 那麼多!

而目前他們也持續合作,運用數學公式結合建築物的能源計算系統,計算未來如果將整棟建築都裝上此降溫系統的話,究竟能降多少溫度與省下多少能源,很值得期待啊!

Sunset over Lower Manhattan, New York City

  • 仿生、節能、做環保!

研發團隊也表示,未來也可將此降溫系統用在太陽能材料或太陽能電池中,甚至一起安裝在屋頂上的太陽能板,預計可以協助它們更有效地產生能量。

台灣的氣候潮濕炎熱,這系統可望對台灣的居民帶來一股沁涼的希望,結合除濕機,將室內多餘的水份送進窗戶,不僅可以維持乾燥舒爽的居家空間,減少家具或衣物發霉的機會,又可降低室內的溫度、節省能源,進而保護環境,真是太美妙啦!!

研究團隊靈活運用 結合 (Combine) 以及 修改 (Modify) 的技巧;神來一筆地將微血管散熱的仿生學概念應用到建築的表層玻璃之中,更鍥而不捨地精進製程!不只顛覆了我們對建築材料的想像,更企圖為人類生活、地球環保盡一份心力。

看完了本文介紹的仿生「自冷式窗戶」,那隱身於玻璃夾層之中的微細孔道以及無孔不入肩負散熱功能的涓涓流水,有沒有激發你更多的想像呢?

一起來動動腦,讓生活更美好!

 

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(資料來源:psfk.com;圖片來源:peasap@flickrAndrew Mace@flickrDr. Wendy Longo@flickr , CC Licensed)







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Jiou

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